Протоний

Протоний
Протоний
Состав	Протон и антипротон
Семья	Бозон
Группа	Экзотический атом
Участвует во взаимодействиях	Гравитационное
Время жизни	От 10−11 сек в нижних состояниях с n=1 до 10−6 сек в верхних состояниях с n=30.
Квантовые числа
Барионное число	0
Спин	Целый ħ

Прото́ний — связанная квантовомеханическая система (экзотический атом), состоящая из протона и антипротона.

СвойстваПравить

Протоний нестабилен, протон и антипротон быстро аннигилирует. Время жизни протония составляет от 10⁻¹¹ с в нижних состояниях с главным квантовым числом $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $n=1$ до 10⁻⁶ с в возбуждённых состояниях с $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $n=30$ ^[2]. Процесс аннигиляции протония начинается с превращения протон-антипротонной пары в пи-мезоны и завершается распадом пи-мезонов на фотоны, электроны, позитроны, антинейтрино и нейтрино^[3]. Наибольшую часть энергии аннигиляции, примерно 50 %, уносят нейтрино и антинейтрино, 16 % приходится на электроны и позитроны^[4]. Боровский радиус орбиты протония в 918 раз меньше чем у атома водорода. Основная особенность структуры энергетических уровней протония состоит в расщеплении термов в парасостояния (спин равен нулю при антипараллельной ориентации спинов протона и антипротона) и ортосостояния (спин равен единице при параллельной ориентации спинов протона и антипротона)^[5]. Также на структуру термов оказывает влияние ядерное взаимодействие.

НаблюденияПравить

Впервые протоний по его спектру наблюдался в ЦЕРН в эксперименте PS171 (ASTERIX) на накопителе антипротонов LEAR, в 1980-х^[6]^[7]. В спектрах фотонов были выделены линии, соответствующие переходам между возбуждёнными состояниями. Также протоний наблюдается в экспериментах с ловушками холодных частиц, например в эксперименте ATHENA на современном накопителе AD^[8].

См. такжеПравить

ПримечанияПравить

↑ Удивительный мир внутри атомного ядра. Вопросы после лекции Архивировано 15 июля 2015 года., ФИАН, 11 сентября 2007 года
↑ ¹ ² Власов, 1966, с. 102.
↑ Власов, 1966, с. 104.
↑ Власов, 1966, с. 109.
↑ Власов, 1966, с. 99.
↑ Courrier CERN Volume 28, N° 1, Janvier-Février 1988, p. 12 (фр. ).
↑ Ground state of protonium
↑ Protonium production in ATHENA Архивная копия от 22 июля 2019 на Wayback Machine, L. Venturelli et al., NIM B, Vol. 261, 1–2, August 2007, pp. 40-43.

ЛитератураПравить

Власов Н. А. Антивещество. — М.: Атомиздат, 1966. — 184 с.
E. Klempt, F. Bradamante, A. Martin, J.-M. Richard, Antinucleon-nucleon interaction at low energy: scattering and protonium (недоступная ссылка), Physics Reports, 368 (2–3): 119–316 (2002).
N. Zurlo et al. Production of Slow Protonium in Vacuum (2008)

[elementyGrav-1] Удивительный мир внутри атомного ядра. Вопросы после лекции Архивировано 15 июля 2015 года., ФИАН, 11 сентября 2007 года

[_8792f736fa92778d-2] ¹ ² Власов, 1966, с. 102.

[_8792f736fa92778b-3] Власов, 1966, с. 104.

[_8792f736fa927786-4] Власов, 1966, с. 109.

[_9abb19c5469bc1b4-5] Власов, 1966, с. 99.

[6] Courrier CERN Volume 28, N° 1, Janvier-Février 1988, p. 12 (фр. ).

[7] Ground state of protonium

[8] Protonium production in ATHENA Архивная копия от 22 июля 2019 на Wayback Machine, L. Venturelli et al., NIM B, Vol. 261, 1–2, August 2007, pp. 40-43.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]